Týmový projekt Matematické biologie
2017/2018
Týmový projekt Matematické biologie
2017/2018
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt
?
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – rozdělení úkolů
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt - team-leadership
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt - komunikace
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – řízení změn, dokumentace aj.
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – dvě obhajoby
(1) KONTROLNÍ DEN:
obhajoba zvolených
metod a postupů
(2) ZÁVĚREČNÉ PREZENTACE:
obhajoba celého projektu včetně
realizace algoritmu a výsledků
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – hackathon
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt - zápočet
Závěrečnou zprávu k projektu není potřeba vypracovávat.
Zápočet bude udělen na základě úspěšné obhajoby.
Na hodnocení se budou podílet mentoři společně se studenty z dalších týmů.
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – zadání k výběru
Závěrečnou zprávu k projektu není potřeba vypracovávat.
Zápočet bude udělen na základě úspěšné obhajoby.
(i) Analýza signálů z měření tkáňové perfuze pro studium vazospasmů
(Daniel Schwarz)
(ii) GUI pro zobrazování změn v mozku u pacientů s neurodegenerativní poruchou
(Roman Vyškovský)
(iii) Mapování odborných publikací na reálnou výuku medicíny
(Martin Komenda)
(iv) Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů
(Matěj Karolyi)
(v) Detekce anomálií v datových souborech velkého rozsahu
(Jiří Bilík)
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Sestavení týmů
CurrMap
ShinyApp
Features & GUI
Vazospasm
AnomalyDetection
Dračková, Tereza
Kovačovicová, Petra
Maršálová, Kateřina
Martináková, Tereza
Najbrtová, Anna
Nováková, Tereza
Růžičková, Petra
Siebenbürgerová, Dagmar
Vespalcová, Hana
Zajíčková, Renata
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Týmový projekt – termíny
25. října 2017
22. listopadu 2017
6. prosince 2017
Bi4012 Projekt z matematické biologie
Shiny aplikace pro vizualizaci
hospitalizačních pobytů pacientů
27. 9. 2017
Bc. Matěj Karolyi
karolyi@iba.muni.cz
Náplň projektu
 Pochopení zadání
 Příprava datové sady
 Pochopení domény
 Transformace formátu
 Čištění datové sady
 Tvorba aplikace
 Studium jazyka R a balíčku Shiny
 Postupná tvorba vizualizačních modulů
 Evaluace a nasazení
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Co je to Shiny
 Rkový balíček pro snadné vybudování interaktivních
webových aplikací
 Můžete využívat možnosti Rka
 Uživatelské prostředí můžete vybudovat čistě pomocí R,
nebo za použití HTML, JS a CSS
 Balíček přístupný na CRANu
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Shiny aplikace: Ukázky z letní školy
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Datová sada na vstupu
 Data ve struktuře NRHOSP (Národní registr
hospitalizovaných)
 Data ve formátu SPSS
 Řádek souboru představuje jeden hospitalizační pobyt
pacienta (pobyt v jedné nemocnici bez ohledu na počet
oddělení, kterými pacient prošel)
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Úkoly a checkpointy
 Must have
 Identifikovat hospitalizační pobyty
z hlavního důvodu uživatelem zadaných diagnóz
z důvodu vnější příčiny podle uživatelem zadaných diagnóz
s jakkoliv vykázanými diagnózami zadanými uživatelem
 Vizualizovat a/nebo tabulkou vyjádřit počty hospitalizačních pobytů
 Nice to have
 Vyjádřit výsledek (počet hospitalizačních pobytů, počet unikátních pacientů)
 Výsledky vyjádřit jako absolutní počty, procenta a přepočty na 1000 pobytů/pacientů
 Stratifikovat výsledy dle různých dimenzí (pohlaví, věk atd.)
 Really nice to have
 Stratifikované výsledky vyjádřit jako absolutní počty, procenta a přepočty na 1000
pobytů/pacientů
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Agilní vývoj
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
https://www.atlassian.com/agile/agile-iron-triangle
Požadavky na aplikaci
 Aplikace bude spustitelná v prohlížeči
 Moduly aplikace budou přehledně členěné a doplněné
o vysvětlující informace k analýze či ovládacím prvkům
 Primární data budou uložena pouze na serveru, ke
klientovi se dostanou pouze v agregované formě!
 Aplikace bude přenositelná na jiný server
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Další požadavky
 Pro správu zdrojového kódu využívejte GIT + BitBucket
private repo (data zde neukládejte)
 Řiďte se metodikou CRISP-DM
 Váš kód řádně dokumentujte (inline komentáře, extra
dokumentace)
 Pokud se zaseknete vynuťte si konzultaci 
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
Bi4012 | Shiny aplikace pro vizualizaci hospitalizačních pobytů pacientů | Matěj Karolyi | 27. 9. 2017
http://ecz-clan.eu/nabor-do-multigaming-klanu-czech-and-slovak-elite/
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Mapování odborných publikací na reálnou
výuku medicíny
Martin Komenda
Motivace a použití v praxi
 Je současná výuka na LF MU aktuální?
 Nejsou probíraná témata zastaralá?
 Píše se v současnosti o stejným tématech, která se učím?
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Motivace a použití v praxi
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Jak je popsáno kurikulum?
 Disciplína
 Předmět
 Výuková jednotka
 Název
 Popis
 Význam
 Klíčová slova
 Výstupy z učení
 …
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Jak je popsán článek?
 Název
 Abstrakt
 Klíčová slova
 Plný text
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Cíle
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
 Projekt si klade za cíl osvojit si:
 Porozumět vybrané metodice pro úlohy z oblasti
vytěžování dat
 Spolupracovat v týmu s garantem
 Nalézt vhodné techniky pro extrakci klíčových slov a
určení podobnosti
Kurikulum
Aktuálně publikované články
CRISP-DM
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Vstupní data
 Portál OPTIMED
 Volně dostupná databáze abstraktů a plných článků
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Zadání
 V souladu s metodikou CRISP-DM identifikujte vhodné
atributy pro určení podobnosti na bázi výskytu
klíčových slov mezi popisem výuky na LF MU a
aktuálně publikovanými články.
Bi4012 Projekt z Matematické biologie
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Analýza signálů z měření tkáňové perfuze pro studium vazospasmů
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Analýza signálů z měření tkáňové perfuze pro studium vazospasmů
Rekonstrukční mikrochirurgie, plastická a estetická chirurgie
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Širší kontext experimentu:
Porovnání mechanických vlivů způsobujících vazospasmy.
 Srovnání účinku vazoaktivních substancí na uvolnění vazospasmu
v experimentu na laboratorním potkanovi.
 Ověření účinku vybraného spasmolytika v experimentu na praseti.
 Použití spasmolytika v klinické praxi k léčbě mikrochirurgických komplikací.
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Širší kontext experimentu:
Porovnání mechanických vlivů způsobujících vazospasmy.
 Srovnání účinku vazoaktivních substancí na uvolnění vazospasmu
v experimentu na laboratorním potkanovi.
 Ověření účinku vybraného spasmolytika v experimentu na praseti.
 Použití spasmolytika v klinické praxi k léčbě mikrochirurgických komplikací.
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
180 potkanů
anestezie a preparace
tříselného laloku
Měření tkáňové perfuze,
podněty ke spasmům
Předzpracování a analýza signálů
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Závaží 10 g
Závaží 15 g
Závaží 20 g
Svorky E120
Svorky E180
Svorky Ey
Krev
Krvácení
Preparace
Nalezení podnětu, který způsobí nejdelší vasospasmus
bez anatomického poškození cévy.
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Signály tkáňové perfuze
PeriFlux5000
Projekt z Matematické biologie © Institute of Biostatistics and Analyses
Vazospasmy: workpackages
1. Vysvětlení podstaty vzniku vazospasmu při rekonstrukční mikrochirurgii
2. Vysvětlení fyzikální podstaty měření perfuze krve laser-dopplerovskými
přístroji
3. Programování importu ASCII dat z přístroje Periflux5000 do Matlabu
4. Předzpracování časových řad
5. Analýza časových řad:
• určení nejvhodnějšího podnětu pro další experimentování
• rozdělení všech podnětů na „slabé“ a „silné“
GUI pro zobrazování změn v
mozku u pacientů s
neurodegenerativní poruchou
Vedoucí: Roman Vyškovský
Motivace
• Neurodegenerativní onemocnění (schizofrenie, Alzheimerova
choroba,…)
• Neurozobrazovací metody
• Umožňují neinvazivně získat obraz mozku
• Lze zkoumat, ve kterých částech mozku dochází ke změnám oproti zdravé
populaci  souvisí s výběrem příznaků s diskriminativní informací
• Grafické uživatelské rozhraní
Rozdíly v obrazech mají sílu a
směr v1
Snímek 46
v1 síla - o kolik se liší, směr - nemocným ubývá šedá hmota nebo naopak
vyskovsky; 19.09.2017
Cíle projektu
• Rešerše v oblasti jednorozměrné selekce příznaků vhodných pro
rozlišení pacientů od zdravých subjektů na základě obrazových dat
• Aplikace převzatých/vytvořených metod selekce příznaků na MRI (2D)
• Vytvoření Grafického uživatelského rozhraní (GUI) pro interaktivní
zobrazení příznaků v modelovém obrazu mozku (nebo jiných datech)
• GUI bude obsahovat:
• Načtení dat
• Výběr kritéria pro jednorozměrnou selekci příznaků
• Zobrazení významných částí při použití různých korekcí pro mnohonásobného
porovnávání
• Zobrazení zvoleného počtu nejlépe diskriminujících pixelů
Detekce anomálií v rozsáhlých
datových souborech
Jiří Bilík
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí / RECETOX
Cíle projektu
• Zpracovat data z fyzikálních senzorů zdroje
• Detekovat chyby v datech
• Upozornit na možné chyby
• Vizualizovat křížové statistiky
Zdrojová data
• Pro každý den existuje CSV soubor s dvouminutovými záznamy
měřených dat
• Soubory se ukládají do stromové struktury /yyyy/mm/yyyymmdd.csv
• První sloupec je záhlaví s kódovými definicemi.
Úkoly nad daty
• Pochopte data
• Validujte data
• Vymyslete testy
• Ověřte testy
• Aplikujte testy na reálná data
• Opakujte postup až do dasažení uspokojivého stavu